(57)【要約】【課題】  不定形トナーと球形トナーが混在した場合においても良質な出力画像が得られ、像担持体上の滞留部における両トナーの滞留も簡易に安定させて、クリーニングブレードによるトナーのクリーニング不良の低減を図ることができ、しかも低コストで小スペース化を図ることができる画像形成装置及びそのプロセスカートリッジ、並びに画像形成装置のクリーニング方法を提供すること。【解決手段】  球形トナーが像担持体１とクリーニングブレード２のくさび形状部に入り込むのを防止するために、転写手段と像担持体との接触ニップで球形トナーを変形させ、その変形したトナーをくさび部に滞留させることを特徴としている。【選択図】        図７
2006017796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像手段と、
前記現像手段により現像されたトナー像を転写領域、クリーニング領域に順次移動させる像担持体と、
前記トナー像を前記転写領域において記録材又は中間転写体に転写する転写手段と、
前記転写後に残留するトナーを前記クリーニング領域において前記像担持体と摩擦接触して除去するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
を具備する画像形成装置において、
前記像担持体は、前記転写領域に前記トナー像を滞留させ、
前記転写手段は、前記転写領域において、前記像担持体に対して圧接することで前記滞留するトナー像中のトナー粒子の外形に変形を生じさせることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
下記式によって求められる扁平度が１．１以上１．５以下になるようにトナー粒子を転写手段により変形させる請求項１記載の画像形成装置。
扁平度＝（最大粒径２）×π／（投影面積×４）…扁平度合い（ＳＦ−１／１００）
【請求項３】
転写手段を像担持体に押し当て、トナー粒子に荷重を加えてトナー粒子を変形させる請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
転写手段を像担持体に押し当てた状態で、転写手段を回転させることによりトナー粒子を変形させる請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
トナー粒子を変形させるときに転写手段にトナー粒子の極性と同じ極性の電圧を印加する請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
転写手段が、弾性体からなるローラ部材である請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
転写手段が、弾性体からなるベルト部材である請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体が前記転写領域に前記トナー像を滞留させ、
その後、前記転写手段が前記転写領域において、前記像担持体に対して圧接することで前記滞留するトナー像中のトナー粒子の外形に変形を生じさせる動作のタイミングが、ウォームアップ時である請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記像担持体が前記転写領域に前記トナー像を滞留させ、
その後、前記転写手段が前記転写領域において、前記像担持体に対して圧接することで前記滞留するトナー像中のトナー粒子の外形に変形を生じさせる動作のタイミングが、所定枚数の画像形成の終了後である請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記像担持体が前記転写領域に前記トナー像を滞留させ、
その後、前記転写手段が前記転写領域において、前記像担持体に対して圧接することで前記滞留するトナー像中のトナー粒子の外形に変形を生じさせる動作のタイミングが、画像形成動作の前後に必ず行う請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
現像手段と、
前記現像手段により現像されたトナー像を転写領域、クリーニング領域に順次移動させる像担持体と、
前記トナー像を前記転写領域において記録材又は中間転写体に転写する転写手段と、
前記転写後に残留するトナーを前記クリーニング領域において前記像担持体と摩擦接触して除去するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
を必須の構成要件とし、
作像プロセスに必要とする他のプロセス手段を任意の構成要件とする画像形成装置のプロセスカートリッジにおいて、
前記像担持体は、前記転写領域に前記トナー像を滞留させ、
前記転写手段は、前記転写領域において、前記像担持体に対して圧接することで前記滞留するトナー像中のトナー粒子の外形に変形を生じさせることを特徴とする画像形成装置のプロセスカートリッジ。
【請求項１２】
現像手段と、
前記現像手段により現像されたトナー像を転写領域、クリーニング領域に順次移動させる像担持体と、
前記トナー像を前記転写領域において記録材又は中間転写体に転写する転写手段と、
前記転写後に残留するトナーを前記クリーニング領域において前記像担持体と摩擦接触して除去するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
を具備する画像形成装置のクリーニング方法であって、
前記転写後の残留トナーを前記クリーニング手段で除去する工程の前に以下の工程を順次行うことを特徴とする画像形成装置のクリーニング方法。
（工程１）前記現像手段においてクリーニング用トナー像を前記像担持体上に形成する
（工程２）該クリーニング用トナー像を、前記像担持体を駆動することで前記転写領域に移動させる
（工程３）前記転写領域において、前記転写手段が前記像担持体に対して圧接することで前記クリーニング用トナー像中のトナー粒子の外形に変形を生じさせる
（工程４）該変形を生じたトナー粒子が含まれるクリーニング用トナー像を、前記像担持体を駆動することで前記クリーニング領域に移動させる
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンター等の画像形成装置及びそのプロセスカートリッジ、並びに画像形成装置のクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる電子写真方式の画像形成装置では、転写後の像担持体表面に残る残留トナーを除去して、繰り返して像形成に使用するためのクリーニング手段が必要である。この種の画像形成装置におけるクリーニング手段としては、ゴムなどの弾性材からなるクリーニングブレードを用いる手段が最も簡単な方法で、ブレードエッジ部を像担持体の走行方向に対してカウンタ方向に向けて当接させることでトナー除去性能に優れ広く実用化されている。
【０００３】
また、近年、電子写真法を用いた画像形成装置の画像品質に対する要求が強くなっている。画像品質を向上させるためには、トナーの球形化がその有力な手段であることがわかり、現像用トナーとして重合法を用いた球形トナーが主流となりつつある。ところが、球形トナーは、いくつかの問題点があることが知られている。最も重要な問題としては、像担持体表面の転写残トナーのクリーニングブレード手段による完全除去が困難で、クリーニング不良が発生することである。
【０００４】
これらの課題を解決するために、転写後の感光体表面の残留トナーを掻き取るクリーニングブレードと、クリーニングブレードよりも感光体移動方向の上流側に配置され、残留トナーを粉砕して感光体上に微粒トナーを生成するクリーニングブラシとを備えたクリーニング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１は感光体上の残留トナーを粉砕して感光体上に微粒トナーを生成する微粒トナー生成手段が必要で、画像形成装置のコスト高、装置の大型化などのデメリットとなる。また、残留トナーを粉砕するときにブラシにより感光体を傷つけてしまう、あるいは、感光体膜削れの加速要因となってしまう。
【０００５】
また、感光体に対向して、転写工程後に感光体の表面に残留するトナーをクリーニングするためのクリーニング装置を設け、このクリーニング装置にブレード状のクリーニング部材を設けると共に、感光体の回転方向の上流側に、上記トナーを変形させて、クリーニング部材によるクリーニング性を向上させるための加圧ローラを設けたクリーニング装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、特許文献２は加圧ローラを設ける必要があり、画像形成装置のコスト高、装置の大型化などのデメリットとなる。また、トナーに加圧力がかかるのはほんの一瞬であり、球形トナーを十分に変形させることができない。
【０００６】
さらに、不定形微粒子あるいは不定形トナーを球形トナーと併用することにより、クリーニングブレードと像担持体のニップ部に不定形微粒子あるいは不定形トナーを滞留させて球形トナーのクリーニングを行なう発明が、以下のごとく公開されている（例えば、特許文献３，４，５参照）。
【０００７】
特許文献３は球形トナーにより形成されたトナー像を担持する表面が転写領域およびクリーニング領域を通って回転移動するトナー像担持体と、前記転写領域を通過するトナー像担持体表面のトナー像を転写材に転写する転写器と、前記クリーニング領域を通過するトナー像担持体表面に摩擦接触して前記トナー像担持体表面の残留トナーを除去するブレードエッジを有する弾性部材製のクリーニングブレードと、前記ブレードエッジに塗布された粉体潤滑剤と前記球形トナーよりも平均粒径が小さい不定形トナーとの混合粉体材料とを有するトナー像担持体クリーナとから構成される画像形成装置である。特許文献４は少なくとも非磁性不定形トナーと外添剤であるシリカとメラミン樹脂を含む非磁性一成分現像剤において、嵩密度（ＡＤ値）が０．３２（ｇ／ｃｍ3）〜０．３８（ｇ／ｃｍ3）であることを特徴とする非磁性一成分現像剤である。
【０００８】
特許文献５は感光ドラムに残ったトナーを回収するクリーニングブレードを備えた画像形成装置に適用されるトナーであって、少なくとも結着樹脂と着色剤とからなる球形トナーに不定形粒子を混合したトナーとする。文字を印刷する場合、不定形粒子の平均粒子径は１−５０μｍが好ましい。グラフィックスを印刷する場合、不定形粒子の平均粒子径は、画像形成装置の印刷スポット径の約１４％から１００％であることが好ましい。不定形粒子は、前記球形トナーと同色の不定形トナーであってもよいし、無色の不定形粒子であってもよい。
【０００９】
特許文献６は感光体上の潜像を現像する現像装置と、感光体上の顕像を転写紙に転写する転写装置と、ゴムブレードを感光体表面に押圧することにより該顕像が転写された感光体表面に残留したトナーを除去する感光体クリーニングユニットとを備えたフルカラー複写機において、該現像装置を、それぞれ異なる色のトナーを収容した複数の現像器で構成し、該複数の現像器のうち、Ｂｋ現像器に収容したＢｋトナーが不定形トナーであり、その他のＣ，Ｍ，Ｙ現像器に収容したトナーが球形トナーであることを特徴とする。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１８８４５２号公報
【特許文献２】特開平５−１９６６３号公報
【特許文献３】特開２０００−２６７５３６号公報
【特許文献４】特開２００４−３５０２８７号公報
【特許文献５】特開２００３−５４３４号公報
【特許文献６】特開平８−２５４８７３号公報
【００１１】
しかしながら、不定形トナーと球形トナーが混在した場合、現像、転写において両者に選択性が発生し消費量が変わってくる。特に転写においては不定形トナーの転写性が悪いことから出力画像において粒状性に悪影響がでてしまう。また、感光体上の残留トナーとして不定形トナーと球形トナーが混在しているため、ブレードエッジ部には必ずしも不定形トナーのみが滞留するわけではなく、一部球形トナーも不定形トナーに混じって滞留しているため、滞留部が不安定となりクリーニング不良の発生を完全に抑制することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこでこの発明は、前記従来のもののもつ問題を解決し、不定形トナーと球形トナーが混在した場合においても良質な出力画像が得られ、像担持体上の滞留部における両トナーの滞留も簡易に安定させて、クリーニングブレードによるトナーのクリーニング不良の低減を図ることができ、しかも低コストで小スペース化を図ることができる画像形成装置及びそのプロセスカートリッジ、並びに画像形成装置のクリーニング方法を提供することを技術的課題とする。
【００１３】
前記課題を解決するために、発明者等は球形トナーがカウンタ方式のクリーニングブレードでクリーニングできないメカニズムを解明した。図１はクリーニングブレードと像担持体の接触状態の断面図である。カウンタ方式のブレードクリーニングは、クリーニングブレード２を像担持体１にある角度θをもって当接させ、さらに先端をｄ（ｍｍ）押しつけることによってクリーニングするものである。したがって、像担持体１が回転したとき、クリーニングブレード２の先端部は像担持体１との摩擦力で図２のようにクリーニングブレード２の先端面がめくれた状態となる。このめくれたブレード先端部分は像担持体１とくさびを形成する。粉砕トナーを用いた場合は、このくさび形状となったニップ部で図３のようにトナーが引っ掛かりクリーニングされる。一方、球形トナーを用いた場合は、トナーの引っ掛かりがないためにクリーニングされない。詳しく説明すると、通常、トナーと像担持体１との接触部は付着力が大きく、像担持体１の摩擦係数も大きいために、トナーとクリーニングブレード２の接触部よりも摩擦力が大きくなっている。そのために、クリーニングブレード２と像担持体１のくさび形状に挟まれた球形トナーは、像担持体１との接触部を駆動源として回転するモーメントを受け、図４のように回転しながらすり抜けてクリーニング不良となる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこでこの発明では、球形トナーが像担持体とクリーニングブレードのくさび形状部に入り込むのを防止するために、転写手段と像担持体との接触ニップで球形トナーを変形させ、その変形したトナーをくさび部に滞留させることを特徴としている。変形したトナーは球形トナーと異なり粉砕トナーと同様にブレードニップ部に滞留することができ、変形トナーの集合体が見かけ上のクリーニングブレードの一部として機能することになり、球形トナーのクリーニングを可能とする。
【００１５】
すなわち、請求項１に記載の発明は、現像手段と、前記現像手段により現像されたトナー像を転写領域、クリーニング領域に順次移動させる像担持体と、前記トナー像を前記転写領域において記録材又は中間転写体に転写する転写手段と、前記転写後に残留するトナーを前記クリーニング領域において前記像担持体と摩擦接触して除去するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、を具備する画像形成装置において、前記像担持体は、前記転写領域に前記トナー像を滞留させ、前記転写手段は、前記転写領域において、前記像担持体に対して圧接することで前記滞留するトナー像中のトナー粒子の外形に変形を生じさせることを特徴とする画像形成装置である。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、トナー粒子を下記式によって求められる扁平度が１．１以上１．５以下になるように転写手段により変形させることを特徴とする画像形成装置である。
扁平度＝（最大粒径２）×π／（投影面積×４）…扁平度合い（ＳＦ−１／１００）
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、転写手段を像担持体に押し当て、トナー粒子に荷重を加えてトナー粒子を変形させることを特徴とする画像形成装置である。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、転写手段を像担持体に押し当てた状態で、転写手段を回転させることによりトナー粒子を変形させることを特徴とする画像形成装置である。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかにおいて、トナー粒子を変形させるときに転写手段にトナー粒子の極性と同じ極性の電圧を印加することを特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかにおいて、転写手段が、弾性体からなるローラ部材であることを特徴とする画像形成装置である。請求項７に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかにおいて、転写手段が、弾性体からなるベルト部材であることを特徴とする画像形成装置である。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかにおいて、請求項１の発明にあるところの像担持体が転写領域にトナー像を滞留させ、その後、前記転写手段が転写領域において、像担持体に対して圧接することで滞留するトナー像中のトナー粒子の外形に変形を生じさせるという動作のタイミングが、ウォームアップ時であることを特徴とする画像形成装置である。請求項９に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかにおいて、上述の動作のタイミングが、所定枚数の画像形成の終了後であることを特徴とする画像形成装置である。請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかにおいて、上述の動作のタイミングが、画像形成動作の前後に必ず行うことを特徴とする画像形成装置である。
【００２２】
請求項１１に記載の発明は、現像手段と、前記現像手段により現像されたトナー像を転写領域、クリーニング領域に順次移動させる像担持体と、前記トナー像を前記転写領域において記録材又は中間転写体に転写する転写手段と、前記転写後に残留するトナーを前記クリーニング領域において前記像担持体と摩擦接触して除去するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、を必須の構成要件とし、作像プロセスに必要とする他のプロセス手段を任意の構成要件とする画像形成装置のプロセスカートリッジにおいて、前記像担持体は、前記転写領域に前記トナー像を滞留させ、前記転写手段は、前記転写領域において、前記像担持体に対して圧接することで前記滞留するトナー像中のトナー粒子の外形に変形を生じさせることを特徴とする画像形成装置のプロセスカートリッジである。
【００２３】
請求項１２に記載の発明は、現像手段と、前記現像手段により現像されたトナー像を転写領域、クリーニング領域に順次移動させる像担持体と、前記トナー像を前記転写領域において記録材又は中間転写体に転写する転写手段と、前記転写後に残留するトナーを前記クリーニング領域において前記像担持体と摩擦接触して除去するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、を具備する画像形成装置のクリーニング方法であって、前記転写後の残留トナーを前記クリーニング手段で除去する工程の前に以下の工程を順次行うことを特徴とする画像形成装置のクリーニング方法である。
（工程１）前記現像手段においてクリーニング用トナー像を前記像担持体上に形成する
（工程２）該クリーニング用トナー像を、前記像担持体を駆動することで前記転写領域に移動させる
（工程３）前記転写領域において、前記転写手段が前記像担持体に対して圧接することで前記クリーニング用トナー像中のトナー粒子の外形に変形を生じさせる
（工程４）該変形を生じたトナー粒子が含まれるクリーニング用トナー像を、前記像担持体を駆動することで前記クリーニング領域に移動させる
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、像担持体は、転写領域にトナー像を滞留させ、転写手段は、前記転写領域において、前記像担持体に対して圧接することで前記滞留するトナー像中のトナー粒子の外形に変形を生じさせるので、不定形トナーと球形トナーが混在した場合においても、球形トナーを転写手段と像担持体との接触ニップで滞留しやすいトナー形状に変形させ、その変形トナーを像担持体とクリーニングブレードのニップ部（くさび部）に滞留させることが可能となる。したがって、良質な出力画像が得られ、像担持体上の滞留部における両トナーの滞留も簡易に安定させて、クリーニングブレードによるトナーのクリーニング不良の低減を図ることができ、しかも低コストで小スペース化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の好適な実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２６】
図５はこの発明の一実施の形態である画像形成装置を示す概略構成図である。画像形成装置は矢印Ａ方向に回転する像担持体１を備え、その周囲に像担持体１を均一に帯電するための帯電手段３、帯電された像担持体１に潜像を形成するための露光手段４、潜像にトナーを付着させるための現像手段５、現像されたトナー像を像担持体１から紙などの記録材である転写材に転写するための転写手段６、転写されずに像担持体１に残留したトナーを除去するためのクリーニングブレード２を有するクリーニング手段７、像担持体１の残留電荷を除去するための除電手段８が配置されている。また、像担持体１上から転写された転写材上のトナー像を定着するための図示しない定着装置が配置されている。
【００２７】
詳しく説明すると、帯電手段３は像担持体１表面に所定の距離で像担持体１と接触あるいは非接触で配置され、帯電手段３にバイアスを印加することによって像担持体１を所定の極性、所定の電位に帯電する。帯電手段３としては、弾性体からなる帯電ローラや、ワイヤー電極とグリッド電極を用いたスコロトロン帯電器を用いることができる。露光手段４は発光素子としてＬＤあるいはＬＥＤを使用し、画像データに基づき均一に帯電された像担持体１に光を照射することにより静電潜像を形成する。
【００２８】
現像手段５は内部に固定されたマグネットローラと回転自在の現像剤担持体を備えており、現像剤を現像剤担持体上に保持させている。この画像形成装置では、現像剤としてトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて二成分磁気ブラシ現像を行うようにしている。その他の現像方式としてはキャリアを用いないトナーのみで現像を行う一成分現像方式を用いてもよい。
【００２９】
前記現像剤担持体には、現像バイアス電源から電圧が印加される。この現像印加電圧と像担持体１表面に形成された静電潜像電位との電位差により、現像領域にて静電潜像に帯電したトナーを付着させて現像を行う。
【００３０】
転写手段６は転写時に像担持体１表面に所定の押圧力で接触し、転写バイアス電源９から現像された像担持体１上のトナーと逆極性の電圧を印加することにより、像担持体１と転写手段６との間の転写ニップ部で像担持体１表面のトナー像を転写材に転写する。図５では転写手段６としては転写ローラを用いているが、後に説明するように転写手段６として転写ベルトを用いてもよい。また、中間転写ベルトを用いることもできる。
【００３１】
転写手段６には駆動制御装置１０と転写バイアス電源９が接続されている。転写バイアス電源９は両極性の電圧を印加できるようになっているとともに、バイアス切り替え装置を兼ねている。また、駆動制御装置１０は転写手段６を回転させる制御はもちろんのこと像担持体１に対して垂直方向に押し当てことができるような制御が可能になっている。
【００３２】
クリーニング手段７は像担持体１から転写残トナーを除去するためにクリーニングブレード２が像担持体１に図１のごとく初期接触角度θ、食い込み量ｄで像担持体１の回転方向に対していわゆるカウンタ方向になるように配置されている。
【００３３】
クリーニングブレード２と像担持体１との初期接触角度θは１５〜３０°、食い込み量ｄは０．５〜２．０（mm）が好ましい。また、クリーニングブレード２は、ＪＩＳＡ硬度で６５〜８０°、反発弾性が３５〜７５（％）の範囲のポリウレタンゴムを素材とした弾性体で、厚みは１．０〜５．０（mm）が好ましい。また、像担持体１に対して荷重２０〜１００（ｇ／cm）で当接している。像担持体１に対するクリーニングブレード２の当接荷重が２０（ｇ／cm）未満では、トナー除去効果が小さくクリーニング不良が発生する。逆に、当接荷重が１００（ｇ／cm）を超えると像担持体１表面が摩耗し損傷する。したがって、荷重２０〜１００（ｇ／cm）で当接することによって像担持体１からのトナー除去性、耐久性が向上し、さらにクリーニングブレード２の鳴き、めくれの防止になる。
【００３４】
クリーニングブレード２としては少なくとも表面が使用するトナーとの親和性の小さい材料で形成されることが好ましい。これにより、トナーがクリーニングブレード２表面に付着、固着することが防止され、経時的なクリーニング不良の発生を低減することができる。クリーニングブレード２により像担持体１から除去されクリーニング手段７に溜まったトナーは図示していないトナー搬送部材によって、廃トナーとして図示していない廃トナーボトルに蓄えてサービスマンなどにより回収、あるいはリサイクルトナーとして現像手段などに運ばれもう一度現像に使用される。
【００３５】
除電手段８はクリーニング手段７により残留トナーを除去された像担持体１の残留電荷を除電するもので、ＬＥＤなどを用いた光除電方式である。
【００３６】
この実施の形態の画像形成装置では画質向上のために円形度０．９８以上の球形トナーを使用している。近年、画像形成装置においては、より高精度および高精細な画像が形成できるよう高解像度を有することが要求されている。その達成手段の１つとしてより粒径を小さくした球形トナーを用いることがあげられる。球形トナーに関しては特に製法にこだわらず、従来の粉砕法により形状が歪な異形トナーを熱などにより球形化したトナーでも、重合法により球形化したトナーでもよい。しかしながら、前述したようにクリーニングブレード２のみを用いたクリーニング方式では、図４に示したように、像担持体１とクリーニングブレード２により形成されるニップ部がくさび形状となり、そこに球形トナーが入り込むと球形トナーに回転するモーメントが発生し、トナーは回転しながらすり抜けてしまうため球形トナーを像担持体１から完全に除去することは難しい。
【００３７】
そこで、この画像形成装置では像担持体１とクリーニングブレード２が接触することで形成されるくさび部分に直接球形トナーが直接進入しないように、球形トナーを転写手段６を用いて変形させ、変形したトナーを像担持体１とクリーニングブレード２のくさび部分に介在させてから、画像形成動作を行うように制御することでクリーニング不良を発生させない構成としている。つまり、変形トナーがくさび部に滞留することにより、変形トナーの集合体がクリーニングブレード２の一部として機能を果たし、球形トナーの侵入を防ぐことができる。
【００３８】
図６はトナーの扁平度とクリーニング性の関係を実験により評価した結果である。扁平度は（最大粒径２）×π／（投影面積×４）…扁平度合い（ＳＦ−１／１００）で定義される。実験にはリコー製ｉｍａｇｉｏ・ＮＥＯ３５２を用い、トナーの扁平度を変えたトナーＡからＨを用いて画像面積率Ａ４横用紙で５％の横帯ベタ画像を作成し、転写工程を行なわずそのままクリーニングブレード２によりクリーニングさせたときの像担持体１上の残留トナーを目視で確認した。その結果トナーの扁平度が１．１以上１．５以下であればクリーニングできることがわかった。
【００３９】
図７は変形したトナー（以下、変形トナー＝扁平度が１．１以上１．５以下のトナー）がクリーニングブレード２と像担持体１が形成するくさび部に滞留している状態の拡大断面図である。このように、像担持体１と転写手段６のニップ部にトナーを介在させる方法は通常の作像動作同様に、図５の画像形成装置に記載する帯電手段３による像担持体１への全面帯電、露光手段４による潜像パターン形成、現像手段５による像担持体１上の潜像パターンへの現像（トナー付着）を行う。現像したパターンを、像担持体１を回転させることにより、像担持体１と転写手段６のニップ部に移動させ像担持体１を停止させる。
【００４０】
図８は転写手段６と像担持体１のニップ部に球形トナーが介在している状態の拡大断面図である。現像する領域は、像担持体１長手方向（主走査方向）全域に渡って、像担持体１と転写手段６の形成するニップ部幅Ｌと同じ幅でトナーを付着させればよい。ニップ幅Ｌ以下の現像トナー幅だと変形トナー量が不足し、クリーニングブレード２ニップ部で滞留させる変形トナー量が少なく、クリーニングブレード２の一部としての機能が低下する。逆に、ニップ幅Ｌ以上にトナーを付着させると、ニップ部外のトナーは変形されず、クリーニングブレード２ニップ部に滞留させるときに球形のままのトナーが進入し、像担持体１と転写手段６のニップ部に変形トナーを滞留させることができない。
【００４１】
図９は球形トナーを像担持体１に転写手段６を押し当てて変形させた状態の拡大断面図である。転写手段６の駆動を制御する駆動制御装置１０により転写手段６を垂直方向に像担持体１に押し当てトナーに圧力をかけることによりトナーを変形させる。このとき、転写手段６としては表層に硬度の高いゴム層を覆った構成とすることでトナーに圧力を与えることができ、均一にトナーを変形させることができる。
【００４２】
図１０は像担持体１が静止している状態で転写手段６を回転させて球形トナーを変形させた状態の拡大断面図である。上述したニップ幅Ｌで像担持体１と転写手段６ニップ部に球形トナーを介在させ、像担持体１は静止した状態で、転写手段６の駆動を制御する駆動制御装置１０により転写手段６を像担持体１に押し当てた状態で回転させ、ニップ部内のトナーにせん断力を与えることによりトナーを変形させる。このとき、転写手段６としては表層に硬度の高いゴム層を覆った構成とすることでトナーにせん断力を与えることができ、均一にトナーを変形させることができる。また、図示していないが、転写手段６が停止している状態で像担持体１を回転させることでも同様の効果を得ることができる。
【００４３】
このようにしてトナーを変形させた後、像担持体１を再び回転させ、変形トナーをクリーニングブレード２と像担持体１のニップ部のくさび形状部に送り込む。変形トナーはくさび部に進入するが球形トナーではないので回転するモーメントが発生せず、くさび部に滞留することができ、クリーニングブレード２の一部として機能する（ダム効果）ことになり、実際に球形トナーを用いた画像形成時に発生する転写残トナーの進入を防ぐことができる。
【００４４】
上述したトナーを変形させる動作時は、転写手段６には像担持体１上のトナーの極性と同じ極性の電圧をバイアス切り替え装置（転写バイアス電源）９により印加する。通常の画像形成動作時は、転写手段６にはトナーの極性と逆極性のバイアスを印加することにより転写材にトナーを静電的に吸着させることにより転写する。しかし、トナーを転写手段６により変形させるときには転写材にトナーを転写させる必要がなく、また転写手段６に直接トナーが付着しないように、トナーと同じ極性のバイアスを印加し、転写手段６へのトナー付着を防止する。
【００４５】
転写手段６としてローラ部材を用いた場合を説明する。図１１は転写ローラの側面図である。転写ローラは芯金１２ａ、中間層１２ｂ、表層１２ｃで構成されている。芯金１２ａには駆動制御装置１０と転写バイアス電源９が接続されている。芯金１２ａの上に形成される中間層１２ｂには、転写ローラと像担持体１のニップを確保するために弾性機能が必要とされ弾性材料が使用される。
【００４６】
弾性材料は原料主成分としてゴムを用いた成型体として形成される。弾性材料の原料主成分のゴムとしては、従来から弾性ローラに用いられている種々のゴムを用いることができる。具体的には、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲの水素化物、多硫化ゴム、ウレタンゴム等のゴム材料を用いる。
【００４７】
最表面に形成される表層１２ｃとしては、ウレタン樹脂を用いている。通常、樹脂層は、弾性体層の変形に対する高い追従性を示すことが望まれ、従って、樹脂層を形成する樹脂膜体の硬度および弾性率は低い方が好ましい。本実施の形態においては、像担持体１と転写手段６の表層１２ｃが形成するニップ部において球形トナーを変形させる必要があるため、表層１２ｃとして用いる樹脂は硬度および弾性率が高い値のものを用いている。
【００４８】
表層１２ｃの樹脂層硬度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）は、５０〜７０°の範囲に選択する。樹脂層の硬度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）が５０°未満では、ニップ部においてトナーに圧力を十分に与えることができなくなり、一方、７０°を超える場合には、適切なニップ幅を得ることが難しくなってしまう。なお、樹脂層の厚さは、十分な耐摩耗性を確保するために、３（μm）以上に選択することが好ましい。
【００４９】
転写手段６としてベルト部材を用いた場合を説明する。ベルト部材を用いることにより画像形成装置として少なくとも２色以上の画像形成部を配置し、転写ベルトに２色以上のトナーを重ねるカラー画像形成装置、あるいは紙などの転写材に直接２色以上のトナーを像担持体１から転写するカラー画像形成装置に用いることができる。
【００５０】
図１２は転写ベルトの側面図である。転写ベルトは基層１４ａおよび表層１４ｂの少なくとも２層以上の構造になっている。転写ベルトの像担持体１の裏側には電圧を印加するためのバイアスローラ１６が設置され、バイアスローラ１６には駆動制御装置１０と転写バイアス電源９が接続されている。基層１４ａとしては、構造およびその材料は特に限定されるものではないが、たとえば、ゴム、熱可塑性エラストマーの他、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂が採用できる。また、表層１４ｂは像担持体１とのニップ部に介在しているトナーを変形させるために、硬度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）で５０〜７０°の樹脂を用いることが好ましい。
【００５１】
図１３は転写ベルトを用いたカラー画像形成装置への適用例を示す図面である。これは水平に延在する転写ベルトに沿って、像担持体１としての感光体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段を一体化したプロセスカートリッジを複数備えたカラー画像形成装置である。
【００５２】
プロセスカ−トリッジはイエローカ−トリッジ１７、マゼンタカ−トリッジ１８、シアンカ−トリッジ１９、ブラックカ−トリッジ２０の各色ごとに４つ配置されている。各プロセスカ−トリッジで現像された感光体上の現像トナーは水平に延在する転写電圧が印加された転写ベルト２１に順次転写される。このようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと画像の形成が行なわれ、転写ベルト２１上に多重転写され、転写ローラ２２によって一括して転写材２３に転写される。そして、転写材２３上の多重トナー像は図示しない定着装置によって定着される。プロセスカ−トリッジはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で並置してもよい。
【００５３】
また、図１４は転写手段として中間転写ベルト２４を用いたカラー画像形成装置への適用例を示す図面である。これは中間転写ベルト２４に対してイエローカ−トリッジ１７、マゼンタカ−トリッジ１８、シアンカ−トリッジ１９、ブラックカ−トリッジ２０が配置され、順次中間転写ベルト２４に転写され、各色のトナーが重ねられた像を転写ローラ２２に印加された転写バイアスによって一括して転写材２３に転写する。
【００５４】
上述したように、球形トナーを用いてもクリーニング不良が発生しない画像形成装置をカートリッジ化し、カラー画像形成装置に用いることにより、粒状性の良い高品質な画像を出力するこが可能となる。
【００５５】
また、図１５は転写搬送ベルト２５を用いたカラー画像形成装置への適用例を示す図面である。図１３および図１４のカラー画像形成装置同様に複数のプロセスカートリッジを備えているが、転写材２３に直接カラーの４色のトナーを感光体から順次直接転写することができるので、出力画像のスピードが大幅に向上する。したがって、球形トナーを用いてもクリーニング不良が発生しない画像形成装置をカートリッジ化し、転写材２３に感光体から直接４色のトナーを転写するカラー画像形成装置に用いることにより、粒状性の良い高品質な画像を高スピードで出力するこが可能となる。
【００５６】
次に、シーケンスについて説明する。画像形成装置は非作像時に像担持体１に実際に作像する方法と同じ方法で現像手段５を用いて像担持体１に主走査方向は全域に、副走査方向には図８に示すように幅Ｌに渡ってトナーを付着させる。そして、像担持体１を転写ニップ部まで回転することに移動させ、転写手段６を用いて球形トナーを変形させ、変形させたトナーをクリーニングブレード２と像担持体１のくさび状のニップ部に送り込みダムを形成させるものである。ダムが形成されると作像時の転写残の球形トナーがクリーニング部に運ばれてきても、ダム効果によりブレード２の進入を防ぐことができる。
【００５７】
これらの一連の動作を行うタイミングとしては、画像形成装置に像を形成するデータが入力され、帯電手段３により表面が均一に帯電された像担持体１に露光手段４により潜像が形成させるまでに像担持体１が回転する間、つまりウォームアップ時に一連の動作を行なうことで、効率的に球形トナーから変形トナーを生成させクリーニングブレード２と像担持体１ニップ部に変形トナーを滞留させる。変形トナーは一度クリーニングブレード２と像担持体１のニップ部に滞留するとしばらく滞留したままの状態、つまりダム効果を保つ。したがって、ウォームアップ後の実際に入力データに基づいて現像された像の転写残トナーを変形トナーのダム効果により確実にクリーニングすることができる。これらの動作は出力画像が少ないときに有効である。
【００５８】
画像形成装置により連続して画像を出力する場合は上述したウォームアップ時のみにクリーニングブレード２と像担持体１のニップ部に変形トナーを滞留させるだけでは、変形トナーのすり抜け数が多くなりダム効果が損なわれてしまうことがある。そこで、画像形成装置において画像形成を連続して行なうような場合は、所定枚数終了後に変形トナーの生成およびクリーニングブレード２と像担持体１ニップ部への変形トナーの送り込み制御を行なうことで、滞留する変形トナー量が安定するようになり、球形トナーを確実にクリーニングすることができる。
【００５９】
この発明の動作を画像形成動作の前後に必ず行う制御について説明する。転写手段６により変形させたトナーは一度クリーニングブレード２と像担持体１ニップ部に滞留すると、しばらく滞留したままの状態を保ちダム効果を発揮するが、転写残トナーの画像面積が全面に及ぶような大きい場合や転写効率が異常に低下した場合などの被クリーニングトナー量が非常に多い場合は、変形トナーの滞留が損なわれることがある。そこで、被クリーニングトナー像の面積、量を光学センサなどにより検出し、滞留している変形トナーによるダム効果を低下させると判断した場合は、画像形成動作の前後に必ず変形トナーの生成およびクリーニングブレード２と像担持体１ニップ部への変形トナーの送り込みの制御を行う。したがって、転写残トナーの量、面積に関係なく確実に球形トナーをクリーニングすることができる。
【００６０】
請求項２に記載の発明は、球状のトナーからブレードニップ部をすり抜け難く、かつ最も変形しやすい形状は球状のトナーの上部、下部にそれぞれ圧力を加えて潰した円盤形状であることが実験によりわかった。そこで、転写手段と像担持体のニップ部に球形トナーを挟み込んだ状態で転写手段を用いてトナーに圧力を加えることにより、容易に円盤形状に変形させることができる。したがって、特別な部材を用いずに最も滞留しやすい形状に変形させることができるので、画像形成装置の低コスト、小スペース化が可能となる。
【００６１】
請求項３に記載の発明は、転写手段を像担持体に垂直方向に押し当てることでトナーを円盤状に変形させることができる。円盤状のトナーはクリーニングブレードと像担持体のニップ部に入り込んでもトナーが回転することができないのでクリーニングされニップ部に滞留する。滞留する変形トナーは見かけ上のクリーニングブレードとして機能するので球形トナーをクリーニングすることができる。
【００６２】
請求項４に記載の発明は、転写手段と像担持体のニップ部に球形トナーを介在させ、転写手段を回転させることによりトナーを容易に磨り潰すことができる。したがって、トナーは円盤状に変形する。円盤状のトナーはクリーニングブレードと像担持体のニップ部に入り込んでもトナーが回転することができないのでクリーニングされニップ部に滞留する。滞留する変形トナーは見かけ上のクリーニングブレードとして機能するので球形トナーをクリーニングすることができる。
【００６３】
請求項５に記載の発明は、通常転写手段には転写材にトナーを転写するためにトナーと逆極性の電圧もしくは電流を印加する。この発明では画像形成時以外にトナーを変形させるので、転写材がない状態で転写手段がトナーと接触する。したがって、転写手段にトナーと逆極性の電圧を印加することで、トナーの付着を防ぐことができる。
【００６４】
請求項６に記載の発明は、転写手段を弾性体からなるローラ部材とすることで、転写手段を像担持体に押し当てたときのニップ幅を十分確保することができ、さらに、ニップ内の球形トナーに均一に圧力を与えることができるので、トナー変形を確実に行うことができる。また、回転させてトナーを変形させる場合はローラ部材とすることで容易に制御できる。
【００６５】
請求項７に記載の発明は、カラー画像形成装置のように複数の像担持体から転写材に転写を行なう場合、転写手段は転写ベルトを用いる場合が多い。したがって、ベルト部材でトナーを変形させることで、カラーの画像形成装置においても球形トナーを用いることができる。
【００６６】
請求項８に記載の発明は、画像形成動作以外の時に転写手段を利用して変形トナーを生成し、ブレードと像担持体ニップ部に送り込み、球形トナーをクリーニングするもので、実際に画像を形成するときは変形トナーがクリーニングブレードと像担持体ニップ部に滞留していなければならない。そこで、画像を形成する直前の動作であるウォームアップ時に一連の動作を行なうことで、効率的に変形トナーをクリーニングブレードと像担持体ニップ部に送り込むことができ、確実にクリーニングすることができる。
【００６７】
請求項９に記載の発明は、変形させたトナーは一度クリーニングブレードと像担持体ニップ部に滞留するとしばらく滞留したままの状態を保つ。したがって、滞留している状態が安定するように、例えば所定の枚数毎に変形トナーをクリーニングブレードと像担持体ニップ部に送り込むような制御を行なえば球形トナーを確実にクリーニングすることができる。
【００６８】
請求項１０に記載の発明は、変形させたトナーは一度クリーニングブレードと像担持体ニップ部に滞留するとしばらく滞留したままの状態を保つが、実際に画像形成時にクリーニングする画像面積が大きい場合や転写効率が異常に低下した場合など、被クリーニングトナーの量が多いと変形トナーの滞留が損なわれることがある。そこで、画像形成動作の前後に必ず変形トナーをクリーニングブレードと像担持体ニップ部に送り込む制御を行なえば球形トナーを確実にクリーニングすることができる。
【００６９】
請求項１１に記載の発明は、画像形成装置用として好適なプロセスカートリッジを提供することができる。
【００７０】
請求項１２に記載の発明は、画像形成装置のクリーニング手段によって転写後の残留トナーを効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】この発明の基本原理を説明するためのクリーニングブレードと像担持体の接触状態の断面図である。
【図２】同上のクリーニングブレードの先端面が像担持体との摩擦力で引っ張られニップを形成している様子を示す図面である。
【図３】同上の粉砕トナーを用いた場合の像担持体とクリーニングブレードのくさび形状となったニップ部を示す図面である。
【図４】同上の球形トナーが回転しながらクリーニングブレードをすり抜けてクリーニング不良となる様子を示す図面である。
【図５】この発明の一実施の形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図６】同上における扁平度とクリーニング性の関係を示す図面である。
【図７】変形トナーがクリーニングブレードと像担持体が形成するくさび部に滞留している状態の拡大断面図である。
【図８】転写手段と像担持体のニップ部に球形トナーが介在している拡大断面図である。
【図９】像担持体に転写手段を押し当てて球形トナーを変形させた状態の拡大断面図である。
【図１０】転写手段を像担持体に回転させることにより球形トナーを変形させた状態の拡大断面図である。
【図１１】転写手段としてローラ部材（転写ローラ）を用いた場合を説明する側面図である。
【図１２】転写手段としてベルト部材（転写ベルト）を用いた場合を説明する側面図である。
【図１３】転写ベルトを用いたカラー画像形成装置への適用例を示す図面である。
【図１４】中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置への適用例を示す図面である。
【図１５】転写搬送ベルトを用いたカラー画像形成装置への適用例を示す図面である。
【符号の説明】
【００７２】
１  像担持体
２  クリーニングブレード
３  帯電手段
４  露光手段
５  現像手段
６  転写手段
７  クリーニング手段
８  除電手段
９  転写バイアス電源（印加バイアス切り替え手段）
１０  駆動制御装置
１２ａ  転写ローラの芯金
１２ｂ  転写ローラの中間層
１２ｃ  転写ローラの表層
１４ａ  転写ベルトの基層
１４ｂ  転写ベルトの表層
１６  バイアスローラ
１７  イエローカ−トリッジ
１８  マゼンタカ−トリッジ
１９  シアンカ−トリッジ
２０  ブラックカ−トリッジ
２１  転写ベルト
２２  転写ローラ
２３  転写材
２４  中間転写ベルト
２５  転写搬送ベルト
【図１】
2006017796.tif 000003
【図２】
2006017796.tif 000004
【図３】
2006017796.tif 000005
【図４】
2006017796.tif 000006
【図５】
2006017796.tif 000007
【図６】
2006017796.tif 000008
【図７】
2006017796.tif 000009
【図８】
2006017796.tif 000010
【図９】
2006017796.tif 000011
【図１０】
2006017796.tif 000012
【図１１】
2006017796.tif 000013
【図１２】
2006017796.tif 000014
【図１３】
2006017796.tif 000015
【図１４】
2006017796.tif 000016
【図１５】
2006017796.tif 000017